นักวิทยาศาสตร์พัฒนาทฤษฎีใหม่ว่าชีวิตเริ่มขึ้นบนโลกได้อย่างไร

นักวิทยาศาสตร์คิดว่าเมื่อ 3.8 พันล้านปีก่อนค็อกเทลของสารประกอบอินทรีย์สามารถรวมตัวกันเพื่อสร้างชีวิตแรก เรารู้ว่ามันเป็นแบบดั้งเดิมและเป็นใบ้ แต่ก็ยัง - มันเป็นชีวิต! แต่ชีวิตนี้พัฒนาไปอย่างไรดี เรา ได้รับการสอบสวนที่มืดมนที่สุดเสมอ

แต่งานวิจัยใหม่ตีพิมพ์ในวันจันทร์ที่ การสื่อสารทางธรรมชาติ นักเคมีที่ Scripps Research Institute ใน La Jolla, California ชี้ให้เห็นว่ากรอบของรูปแบบชีวิตที่ซับซ้อนมากขึ้นปรากฏขึ้นบนโลกเมื่อสี่พันล้านปีก่อนและช่วยให้ปฏิกิริยาเคมีที่จำเป็นในการดำรงชีวิตที่สูงขึ้น เรารู้

“ นี่คือกล่องดำสำหรับเรา” Ramanarayanan Krishnamurthy นักเคมีที่ Scripps และผู้เขียนหลักของการศึกษาใหม่กล่าวในการแถลงข่าว “ แต่ถ้าคุณให้ความสนใจกับวิชาเคมีคำถามเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิตจะกลายเป็นเรื่องที่น่ากังวลน้อยลง”

ทุกอย่างลงมาถึงวัฏจักรกรดซิตริกซึ่งเป็นกระบวนการเผาผลาญที่พบได้ในสิ่งมีชีวิตที่หายใจด้วยออกซิเจนบนโลก วงจรกรดซิตริก (รู้จักกันในชื่อวัฏจักร Krebs หรือวัฏจักรกรด tricarboxylic) เป็นวิธีหลักที่สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ อย่างไรก็ตามเป็นเวลานานที่สุดที่คิดว่าวัฏจักรกรดซิตริกเป็นไปไม่ได้ที่จะเรียกใช้สำหรับสิ่งมีชีวิตแรกบนโลก - เนื่องจากข้อเท็จจริงง่าย ๆ ที่ว่าส่วนผสมนั้นไม่ได้มีอยู่ในเวลานั้น ที่น่าสังเกตมากที่สุดคือออกซิเจนฟรีไม่ปรากฏบนดาวเคราะห์จนกระทั่งเมื่อประมาณการณ์แรกเมื่อ 3.5 พันล้านปีก่อน

ทีมวิจัยคิดว่าเราอาจเข้าใจผิดคิดว่าวัฏจักรกรดซิตริกนั้นเป็นไปไม่ได้ในตอนนั้น ในการทดลองครั้งใหม่พวกเขาสรุปว่ากระบวนการทางเคมีที่ไม่ใช่ชีวภาพอีกสองกระบวนการที่เรียกว่าวัฏจักร HKG และวงจร malonate นั้นสามารถนำมาใช้เพื่อเรียกใช้วัฏจักรกรดซิตริกในระดับประถมศึกษาเพิ่มเติม วงจร HKG และ malonate สามารถรวมกันเพื่อให้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของวงจรกรดซิตริก - กรดอะมิโนและคาร์บอนไดออกไซด์ - โดยแทนที่โมเลกุลที่ขึ้นกับวงจรกรดซิตริกสำหรับโมเลกุลอื่น ๆ ที่ไม่ใช่ชีวภาพ

ทีมเชื่อว่าเมื่อโมเลกุลชีวภาพเช่นเอนไซม์เริ่มพะวงสิ่งมีชีวิตอาจจะเริ่มแทนที่องค์ประกอบที่ไม่ใช่ชีวภาพด้วยสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เพื่อให้วงจรการเผาผลาญมีประสิทธิภาพมากขึ้น: วัฏจักรกรดซิตริก

นี่ไม่ได้หมายความว่านี่เป็นสิ่งที่ชีวิตยุคแรก ๆ ของโลกผลิตพลังงาน วัฏจักรของ HKG-malonate ที่รวมกันยังคงเป็นกระบวนการที่ไม่เกี่ยวข้องกับชีวภาพ แต่สิ่งนี้หมายความว่าเคมีสำหรับวัฏจักรกรดซิตริกดูเหมือนจะถูกสร้างขึ้นมานานก่อนที่รูปแบบการหายใจด้วยออกซิเจนจะสามารถคิดค้นมันได้ แทนที่จะสร้างวัฏจักรกรดซิตริกตั้งแต่เริ่มต้นชีวิตอาจมีวิวัฒนาการเพื่อนำมาใช้ในรุ่นแรกและแทนที่องค์ประกอบที่ไม่ใช่ชีวภาพด้วยสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพเพื่อสร้างวิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการเก็บเกี่ยวพลังงาน

และถ้าเป็นเช่นนั้นวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของชีวิตอาจแตกต่างกันอย่างมาก แน่นอนว่าจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อตรวจสอบว่าปฏิกิริยาทางเคมีที่เป็นพื้นฐานเพิ่มเติมเหล่านี้สามารถพัฒนาเป็นวงจรกรดซิตริกได้หรือไม่ แต่อย่างน้อยที่สุดงานวิจัยใหม่นี้เป็นภาพประกอบที่โลกยุคแรกยังคงมีความซับซ้อนและมีชีวิตชีวามากขึ้น ระบบกว่าที่เราคิด

หากคุณชอบบทความนี้ลองดูวิดีโอของฟอสซิลไดโนเสาร์อายุ 99 ล้านปีนี้